LASERZÜNDKERZE UND REINIGUNGSVERFAHREN HIERFÜR

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Laserzündkerze, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Brennraumfenster, durch das Laserstrahlung aus einem Innenraum der Laserzündkerze hindurch in einen Außenraum abstrahlbar ist, wobei die Laserzündkerze eine den Strahlengang der Laserstrahlung im Bereich des Außenraums zumindest teilweise umgebende Komponente aufweist.

[0002] Eine solche Laserzündkerze ist beispielsweise aus der EP 2 072 803 A1 bekannt.

[0003] Die Erfindung betrifft ferner ein Reinigungsverfahren für eine derartige Laserzündkerze.

Offenbarung der Erfindung

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserzündkerze und ein Reinigungsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine effiziente Reinigung insbesondere des Brennraumfensters der Laserzündkerze möglich ist.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Laserzündkerze der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Laserzündkerze im Bereich der Komponente mindestens einen Kanal aufweist, der mindestens zwei Öffnungsabschnitte aufweist und eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungsabschnitten ermöglicht, wobei ein erster Öffnungsabschnitt im Bereich einer Außenoberfläche des Brennraumfensters und ein zweiter

[0006] Öffnungsabschnitt in einem radial äußeren Bereich der Laserzündkerze, insbesondere der Komponente, angeordnet ist.

[0007] Der erfindungsgemäße Kanal ermöglicht besonders vorteilhaft eine effiziente Beaufschlagung der Außenoberfläche des Brennraumfensters mit einem Fluid, beispielsweise einer Reinigungslösung oder dergleichen. Der erfindungsgemäße Kanal ermöglicht vorteilhaft ferner eine gezielte Einbringung des Reinigungsfluids in den zu reinigenden Bereich der Laserzündkerze.

[0008] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Längsachse wenigstens eines im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts angeordneten ersten Längenabschnitts des Kanals im Wesentlichen auf einen radial innen liegenden Bereich einer Außenoberfläche des Brennraumfensters deutet, wodurch unabhängig von einer räumlichen Anordnung des zweiten Öffnungsabschnitts des Kanals eine gezielte Einbringung eines Reinigungsfluids auf den optisch aktiven Bereich des Brennraumfensters ermöglicht ist. D.h., durch die Längsachse des ersten Längenabschnitts, insbesondere ihre Ausrichtung, kann vorteilhaft eine Strömungsrichtung eines durch den Kanal eingebrachten Reinigungsfluids festgelegt bzw. beeinflusst werden.

[0009] Besonders vorteilhaft kann einer weiteren Ausführungsform zufolge vorgesehen sein, dass die Längsachse des ersten Längenabschnitts so ausgerichtet ist, dass ein Schnittpunkt der Längsachse mit der Außenoberfläche des Brennraumfensters einen Abstand zur optischen Achse der Laserzündkerze aufweist, der mindestens etwa 20 % eines Strahlungsquerschnitts der Laserstrahlung im Bereich der Außenoberfläche beträgt, vorzugsweise mindestens etwa 40 %. Bei dieser Konfiguration ist Untersuchungen der Anmelderin zufolge eine besonders effiziente Reinigung der Außenoberfläche des Brennraumfensters in demjenigen Oberflächenbereich ermöglicht, durch den von der Laserzündkerze bereitgestellte Laserstrahlung in den Außenraum hindurchtritt.

[0010] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein zweiter Längenabschnitt des Kanals einen Durchmesser von 0,5 mm bis etwa 4,0 mm, insbesondere von etwa 1,0 mm bis etwa 2,0 mm aufweist. Diese Konfiguration des Kanals ermöglicht eine optimale Beaufschlagung des Brennraumfensters mit unter Druck stehendem Reinigungsfluid, wobei das Reinigungsfluid insbesondere mit einem vergleichsweise hohen Impuls (hoher Druck, hohe Geschwindigkeit) auf das Brennraumfenster einstrahlbar ist und somit dieses reinigt. Neben einer Beaufschlagung des Brennraumfensters mit unter hohem Druck stehenden Reinigungsfluid kann durch den erfindungsgemäßen Kanal vorteilhaft auch eine Benetzung mit Reinigungsfluid erfolgen, das beispielsweise einen verhältnismäßig geringen Druck aufweist. Alternativ oder ergänzend kann eine mechanische Reinigung beispielsweise mit einem Pinsel oder einem Wattestäbchen oder dergleichen durch den Kanal hindurch ausgeführt werden.

[0011] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts angeordneter erster Längenabschnitt des Kanals einen Durchmesser von etwa 0,1 mm bis etwa 2,0 mm, insbesondere von etwa 0,2 mm bis etwa 1,0 mm, aufweist.

[0012] Sofern der erfindungsgemäße Kanal beispielsweise unterschiedliche Längenabschnitte mit jeweils unterschiedlichen Querschnittsöffnungen bzw. Durchmessern aufweist, kann hierdurch vorteilhaft eine Düsenwirkung für ein durch den Kanal strömendes Reinigungsfluid erzielt werden, wodurch der Impuls des auf das Brennraumfenster gerichteten Reinigungsmittelstroms vorteilhaft beeinflusst werden kann.

[0013] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Kanal so ausgebildet, dass er zeitweise so verriegelt werden kann, dass keine Fluidkommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten Öffnungsabschnitt möglich ist.

[0014] In einer ersten Variante der Erfindung weist der Kanal vorteilhaft zumindest abschnittsweise ein Innengewinde auf, in das eine Madenschraube einschraubbar ist.

[0015] Besonders vorteilhaft kann der Kanal zumindest abschnittsweise als Stufenbohrung ausgebildet sein, so dass eine besonders kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Laserzündkerze möglich ist. Generell kann der erfindungsgemäße Kanal jedoch auch eine komplexere Geometrie aufweisen. Insbesondere muss der Kanal nicht notwendig im Wesentlichen Zylinderform aufweisen, sondern kann beispielsweise auch einen oder mehrere gekrümmte Längenabschnitte aufweisen, wodurch eine Richtungsumlenkung des Reinigungsfluids möglich ist. Es ist beispielsweise auch denkbar, den zweiten Öffnungsabschnitt, in den das auf das Brennraumfenster aufzubringende Reinigungsfluid einbringbar ist, in einem brennraumabgewandten axialen Endbereich der Laserzündkerze vorzusehen, wodurch ein Reinigungsfluid beispielsweise auch in einem Einbauzustand der Laserzündkerze in einem Zylinderschacht einer Brennkraftmaschine einbringbar wäre.

[0016] In einer zweiten Variante der Erfindung weist die Laserzündkerze in einem radial äußeren Bereich Befestigungsmittel zur mechanischen Verbindung mit einem Zielsystem auf, nämlich ein Außengewinde, zum Beispiel zum Einschrauben in ein entsprechendes Innengewinde eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine. Hierbei liegt der zweite Öffnungsabschnitt im Bereich der Befestigungsmittel. Es folgt insbesondere, dass der zweite Öffnungsabschnitt in einer Einbaulage der Laserzündkerze in dem Zielsystem,verschlossen ist. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass der radial außenseitig an der Laserzündkerze angeordnete zweite Öffnungsabschnitt in der Einbaulage der Laserzündkerze keine direkte Verbindung zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine aufweist, in den die Laserzündkerze in ihrer Einbaulage hineinragt.

[0017] Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zufolge kann die den Strahlengang der Laserstrahlung im Bereich des Außenraums zumindest teilweise umgebende Komponente beispielsweise als Blende und/oder als Vorkammer ausgebildet sein. In beiden Fällen erschwert die betreffende Komponente die Zugänglichkeit zu der Außenoberfläche des Brennraumfensters, so dass die Reinigung des Brennraumfensters unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kanals besonders zweckmäßig ist. Vorteilhaft kann der Kanal zumindest teilweise in die Blende bzw. eine Vorkammerwand integriert sein.

[0018] Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 angegeben.

[0019] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0020] In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

schematisch ein laserbasiertes Zündsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer eine Vorkammer aufweisenden Laserzündkerze,

Figur 2

schematisch einen brennraumzugewandten Endbereich einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze,

Figur 3

schematisch einen teilweisen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 4

schematisch einen teilweisen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze mit einer daran angeordneten Reinigungsvorrichtung,

Figur 5

eine Detailansicht eines brennraumzugewandten Endabschnitts einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze gemäß einer weiteren Ausführungsform, und

Figur 6

schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0021] Figur 1 zeigt schematisch ein laserbasiertes Zündsystem einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Laserzündkerze 100 so im Bereich eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine angeordnet ist, dass ein brennraumzugewandter Endabschnitt der Laserzündkerze 100 in an sich bekannter Weise in den Brennraum 200 der Brennkraftmaschine hineinragt.

[0022] Die Laserzündkerze 100 wird vorliegend über Lichtleitermittel 22 mit Pumpstrahlung versorgt, welche von einer Pumplichtquelle 20 bereitgestellt wird. Die Laserzündkerze 100 kann beispielsweise über einen integrierten, passiv gütegeschalteten Festkörperlaser 102 verfügen, der in an sich bekannter Weise unter Beaufschlagung mit dem Pumplicht der Pumplichtquelle 20 energiereiche Laserzündimpulse erzeugt.

[0023] Dem Festkörperlaser 102 optisch nachgeordnet ist eine Fokussieroptik 104 zur Bündelung der erzeugten Laserstrahlung auf einen in der Vorkammer 120a liegenden Zündpunkt ZP. Bei anderen Ausführungen (vgl. z. B. Figur 3) liegt der Zündpunkt ZP direkt im Brennraum. Ein Innenraum der Laserzündkerze 100 wird vorliegend durch ein Brennraumfenster 106 zu der Vorkammer 120a hin begrenzt, durch das die Laserstrahlung L hindurchgestrahlt wird.

[0024] Figur 2 zeigt eine Detailansicht eines brennraumzugewandten Endbereichs einer Laserzündkerze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

[0025] Die Laserzündkerze verfügt ähnlich zu der schematischen Abbildung gemäß Figur 1 über eine Vorkammer 120a, in die durch das Brennraumfenster 106 hindurch Laserstrahlung L zur Zündung eines in der Vorkammer 120a befindlichen Luft-/Kraftstoffgemischs einstrahlbar ist.

[0026] Zum Schutz einer Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 weist die Laserzündkerze gemäß Figur 2 eine Blende 120b auf, die auch als "light path" bzw. "light path"-Element bezeichnet wird. Die Blende 120b ermöglicht vermöge ihrer vorliegend etwa kegelstumpfförmigen Öffnung einerseits die Beaufschlagung der Vorkammer 120a mit Laserstrahlung L aus dem in Figur 2 links angeordneten Innenbereich I der Laserzündkerze, während gleichzeitig ein Schutz der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 vor Schmutzpartikeln aus der Vorkammer 120a gegeben ist, weil die Blende 120b die Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 zumindest bereichsweise abschirmt.

[0027] Die Vorkammer 120a der in Figur 2 abgebildeten Laserzündkerze verfügt ferner über sogenannte Überströmkanäle 120a', die eine Fluidkommunikation zwischen der Vorkammer 120a und dem sie umgebenden Raum 200, beispielsweise dem Brennraum 200 der Brennkraftmaschine, ermöglichen.
Bei herkömmlichen Laserzündkerzen mit Vorkammer kann eine Reinigung des Brennraumfensters 106, insbesondere der Außenoberfläche 106a, nur dadurch erfolgen, dass ein Reinigungsfluid durch die Überströmkanäle 120a' in den Innenraum der Vorkammer 120a eingebracht wird und dort durch die Öffnung der Blende 120b auf die Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 tritt. Dadurch ist die Reinigung herkömmlicher Laserzündkerzen mit Vorkammer bzw. Blende aufwendig und hat nur einen verhältnismäßig geringen Effekt.

[0028] Erfindungsgemäß weist die Laserzündkerze daher mindestens einen Kanal 122 auf, der mindestens zwei Öffnungsabschnitte 122a, 122b aufweist und eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungsabschnitten 122a, 122b ermöglicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein erster Öffnungsabschnitt 122a des Kanals 122 im Bereich der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 angeordnet ist, und dass ein zweiter Öffnungsabschnitt 122b des Kanals 122 in einem radial äußeren Bereich der Laserzündkerze 100, insbesondere der Blende 120b bzw. der Vorkammer 120a, angeordnet ist.

[0029] Dadurch kann besonders vorteilhaft in dem radial äußeren Bereich der Laserzündkerze 100 ein Reinigungsfluid von außen in den Kanal 122 eingebracht werden, welches durch den Kanal 122 direkt zu dem zu reinigenden Oberflächenbereich 106a des Brennraumfensters 106 geleitet wird.

[0030] D. h., bei der Reinigung der erfindungsgemäßen Laserzündkerze 100 findet ein Fluidtransport von Reinigungsfluid aus dem Außenraum 200 bzw. dem radial äußeren Bereich der Vorkammer 120a durch den Kanal 122 hindurch auf die Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 statt. Von der Außenoberfläche 106a abprallendes Reinigungsfluid kann die Laserzündkerze bzw. die Vorkammer 120a vorteilhaft durch die Überströmkanäle 120a' verlassen.

[0031] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mindestens zwei erfindungsgemäße Kanäle 122 vorgesehen, wobei mindestens ein erster Kanal 122 zur Zufuhr von Reinigungsfluid auf das Brennraumfenster 106 verwendet werden kann, während mindestens ein weiterer Kanal (nicht gezeigt) dazu verwendet wird, das zugeführte Reinigungsfluid aus dem Bereich der Vorkammer 120a in den Außenraum 200 abzuführen.
Der erfindungsgemäße Kanal 122 kann auch mehr als zwei Öffnungsabschnitte haben und somit beispielsweise eine Y-förmige Verzweigung (nicht gezeigt) und dergleichen aufweisen, wobei zumindest zwei Öffnungsabschnitte 122a, 122b wie vorstehend beschrieben anzuordnen sind, um eine einfache Reinigung des Brennraumfensters 106 von außerhalb der Laserzündkerze 100 zu ermöglichen.

[0032] Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, vgl. die Detailansicht aus Figur 5, ist vorgesehen, dass eine Längsachse wenigstens eines im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts 122a angeordneten ersten Längenabschnitts LA1 des Kanals 122 im Wesentlichen auf einen radial innen liegenden Bereich B1 der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 deutet, so dass eine effiziente Beaufschlagung des Brennraumfensters 106 mit dem Reinigungsfluid möglich ist.

[0033] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Längsachse des ersten Längenabschnitts LA1 so ausgerichtet ist, dass ein Schnittpunkt der Längsachse mit der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 einen Abstand Y (Figur 2) zur optischen Achse OA der Laserzündkerze 100 aufweist, der mindestens etwa 20 % eines Strahlquerschnitts der Laserstrahlung L im Bereich der Außenoberfläche 106a beträgt, vorzugsweise mindestens etwa 40 %. Durch diese im Wesentlichen außermittige Beaufschlagung des Brennraumfensters 106 ergibt sich eine besonders gute Reinigungswirkung.

[0034] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, vgl. Figur 5, ist vorgesehen, dass mindestens ein zweiter Längenabschnitt LA2 des Kanals 122 einen Durchmesser Z2 von etwa 0,5 mm bis etwa 4,0 mm, insbesondere von etwa 1,0 mm bis etwa 2,0 mm aufweist.

[0035] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts 122a angeordnete Längenabschnitt LA1 des Kanals 122 einen Durchmesser Z1 von etwa 0,1 mm bis etwa 2,0 mm, insbesondere von etwa 0,2 mm bis etwa 1,0 mm, aufweist.

[0036] Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserzündkerze, bei der die Laserzündkerze nicht mit einer Vorkammer 120a (Figur 2), sondern nur mit einer Blende 120b ausgestattet ist. Auch bei dieser Erfindungsvariante kann mindestens ein Kanal 122 zur Beaufschlagung der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 mit Reinigungsfluid vorgesehen sein. Wie aus Figur 3 ersichtlich, kann die Blende 120b auch einstückig mit dem Gehäuse 100' der Laserzündkerze ausgebildet sein.

[0037] Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Laserzündkerze 100 mit dem erfindungsgemäßen Kanal 122, der aufgrund seiner Eignung zur Reinigung der Laserzündkerze 100 bzw. ihres Brennraumfensters 106 auch als Spülkanal bezeichnet wird, und einer um den brennraumzugewandten Endbereich der Laserzündkerze 100 angeordneten Reinigungsvorrichtung 300. Die Reinigungsvorrichtung 300 weist einen Zufluss Z zur Zuführung von Reinigungsfluid auf, das über den Zufluss Z in eine Ringnut R geleitet wird. Die Reinigungsvorrichtung 300 ist so mit der Laserzündkerze 100 mechanisch verbindbar, dass eine Fluidkommunikation auch zwischen der Ringnut R und dem erfindungsgemäßen Spülkanal 122 hergestellt werden kann, vgl. Figur 4. Dadurch kann das der Reinigungsvorrichtung 300 zugeführte Reinigungsfluid von dem Zufluss Z über die Ringnut R in den Spülkanal 122 und damit auf die Außenoberfläche des Brennraumfensters 106 gelangen.

[0038] Ein Rückstrom des auf das Brennraumfenster 106 aufgebrachten Reinigungsfluids kann bei der in Figur 4 abgebildeten Konfiguration durch die Überströmkanäle der Vorkammer zu dem Abfluss A der Reinigungsvorrichtung 300 erfolgen. Das verwendete Fluid kann gefiltert, erneut unter Druck gesetzt und wieder dem Zufluss Z zugeführt werden, so dass sich vorteilhaft eine Kreislauf für das Reinigungsfluid ergibt.

[0039] Die Reinigungsvorrichtung 300 kann vorteilhaft auch Mittel zur Temperierung, insbesondere Heizung, des Reinigungsfluids aufweisen, wodurch eine Reinigungsdauer verkürzt werden kann. Die Heizung kann vorteilhaft so konfiguriert sein, dass das Reinigungsfluid nicht bis zu seinem Siedepunkt oder auch bis maximal zu einer vorgebbaren Grenze von ca. 50° C erhitzt wird, um Verbrennungen bei der Handhabung der Vorrichtung 300 zu vermeiden.

[0040] Figur 5 zeigt wie bereits erwähnt eine Detailansicht eines brennraumzugewandten Endbereichs einer erfindungsgemäßen Laserzündkerze 100. Ein erster Längenabschnitt LA1 des erfindungsgemäßen Kanals 122 ist wie aus Figur 5 ersichtlich so ausgerichtet, dass er im Wesentlichen auf einen radial inneren, mittleren Bereich der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 weist, wodurch eine präzise Beaufschlagung der optisch aktiven Außenoberfläche des Brennraumfensters 106 mit dem Reinigungsfluid möglich ist. Sofern der erste Längenabschnitt LA1 einen geringeren Durchmesser aufweist als mindestens ein weiterer, sich in axialer Richtung des Kanals 122 daran anschließender zweiter Längenabschnitt LA2, kann in an sich bekannter Weise eine Düsenwirkung für durch den Kanal 122 hindurchströmendes Fluid bewirkt werden, so dass eine Geschwindigkeit des auf das Brennraumfenster 106 einströmenden Reinigungsfluids beeinflusst werden kann. Vorliegend weist der erste Längenabschnitt LA1 einen ersten Durchmesser Z1 auf, und der zweite Längenabschnitt LA2 weist einen zweiten Durchmesser Z2 > Z1 auf. Die in Figur 5 abgebildete Konfiguration des Kanals 122 kann vorteilhaft als Stufenbohrung ausgeführt werden, wodurch eine besonders günstige Fertigung der erfindungsgemäßen Laserzündkerze bzw. ihres Gehäuses 100' möglich ist.

[0041] Erfindungsgemäß ist die äußere Öffnung bzw. der äußere Öffnungsabschnitt 122b des Kanals 122 im Bereich eines Außengewindes 108 angeordnet, mit dem die Laserzündkerze 100 in einen Zylinderkopf eingeschraubt werden kann. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass der Kanal 122 zu einer Umgebung hin abgedichtet ist, während die Laserzündkerze 100 in den Zylinderkopf eingeschraubt ist.

[0042] Alternativ hierzu kann auch ein Innengewinde 122c in dem Kanal 122 vorgesehen sein, in das eine Madenschraube einschraubbar ist, um den Kanal 122 abzudichten.
Der Winkel α des Kanals 122 oder zumindest seines dem Brennraumfenster 106 zugewandten Endabschnitts bzw. dessen Längsachse LA1 wird einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft so gewählt, dass ein Schnittpunkt der entsprechenden Längsachse mit der Außenoberfläche 106a des Brennraumfensters 106 einen Abstand Y zur optischen Achse OA bzw. dem Strahlengang S der Laserzündkerze 100 einnimmt, der mindestens etwa 20 % eines Strahlquerschnitts der Laserstrahlung L im Bereich der Außenoberfläche 106a beträgt, vgl. das Bezugszeichen S' in Figur 5, vorzugsweise mindestens etwa 40 %, wodurch eine besonders effiziente Reinigung gegeben ist.

[0043] Alternativ kann der Abstand zwischen einem Schnittpunkt der Außenkante des Kanals 122 im Bereich 122a mit dem Brennraumfenster 106 von der optischen Achse OA bzw. dem Strahlengang S so groß gewählt sein, dass der dem Laserstrahlradius an der Außenoberfläche 106a entspricht oder wenigstens etwa 75% hiervon beträgt, vgl. das Bezugszeichen Y' in Figur 5.

[0044] Das Reinigungsfluid kann erfindungsgemäß vorteilhaft mit einem Schlauch oder einer Lanze, die direkt oder mit einem Flansch in ein Innengewinde des Spülkanals 122 eingeschraubt werden kann, eingebracht werden. Das Reinigungsfluid kann danach wie bereits beschrieben aus dem "light path"-Element 120b bzw. den Überströmkanälen 120a' aus der Laserzündkerze bzw. ihrer Vorkammer austreten.

[0045] Bei der Ausbildung des Kanals 122 mit mindestens zwei unterschiedlichen Querschnitten kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass bei der Verwendung einer Lanze, die von außen in den Kanal 122 eingeführt wird, die Lanze nicht so tief in den Kanal 122 eingeführt werden kann, dass sie in Kontakt mit dem Brennraumfenster 106 kommt. Darüber hinaus ist hierdurch eine exakte Festlegung der Position der Lanze erzielbar.

[0046] Als Reinigungsfluid zur Verwendung mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Kanal 122 kann beispielsweise eine schwache, wässrige Säure vorgesehen sein, beispielsweise eine wässrige Lösung von Essigsäure, insbesondere eine 30 %-ige Essigsäurelösung. Das Reinigungsfluid kann alternativ auch zwischen etwa 10 % und etwa 80 %, vorzugsweise zwischen etwa 15 % und etwa 50 % Essigsäure (C₂H₄0₂) verdünnt in Wasser (H₂0) enthalten.

[0047] Alle anderen wässrigen Säuren, die so weit schwach oder verdünnt sind, so dass sie die Laserzündkerze bzw. das Brennraumfenster 106 selbst nicht angreifen, kommen ebenfalls in Betracht, insbesondere wenn sie Ölaschen wie beispielsweise Kalziumsulfat- (Anhydrid) bzw. Kalziumphosphatverbindungen anlösen können.

[0048] Figur 6 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 400 wird eine Lanze (nicht gezeigt) von außen in den Kanal 122 (Figur 1) eingeführt, um den Kanal 122 mit einem Reinigungsfluid zu versorgen.

[0049] In einem darauf folgenden Schritt 410 wird das Reinigungsfluid unter Druck aus der Lanze in den Kanal 122 und schließlich auf das Brennraumfenster 106 eingestrahlt und durch die kegelförmige Öffnung der Blende 120b (Figur 5) bzw. die Überströmkanäle 120a' aus der Laserzündkerze 100 bzw. dem Innenraum I' der Vorkammer 120a abgeführt.

[0050] Bei einer weiteren Ausführungsform kann auf den Schritt 410 vorteilhaft auch mindestens ein weiterer Schritt erfolgen, z. B. das Nachspülen mit neutraler Flüssigkeit, z.B. reines Wasser, Spiritus (Ethanol), Isopropanol, um die Kerze vor Korrosion zu schützen. Vorteilhaft ist eine schnell trocknende Flüssigkeit, die rückstandsfrei verdunstet.

Ansprüche

1. Laserzündkerze (100), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Brennraumfenster (106), durch das Laserstrahlung (L) aus einem Innenraum (I) der Laserzündkerze (100) hindurch in einen Außenraum (A) abstrahlbar ist, wobei die Laserzündkerze (100) eine den Strahlengang (S) der Laserstrahlung (L) im Bereich des Außenraums (A) zumindest teilweise umgebende Komponente (120a, 120b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserzündkerze (100) im Bereich der Komponente (120a, 120b) mindestens einen Kanal (122) aufweist, der mindestens zwei Öffnungsabschnitte (122a, 122b) aufweist und eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungsabschnitten (122a, 122b) ermöglicht, wobei ein erster Öffnungsabschnitt (122a) im Bereich einer Außenoberfläche (106a) des Brennraumfensters (106) und ein zweiter Öffnungsabschnitt (122b) in einem radial äußeren Bereich der Laserzündkerze (100), insbesondere der Komponente (120a, 120b), angeordnet ist, und wobei der Kanal (122) zumindest abschnittsweise ein Innengewinde (122c) zur Aufnahme einer Madenschraube aufweist.

2. Laserzündkerze (100), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Brennraumfenster (106), durch das Laserstrahlung (L) aus einem Innenraum (I) der Laserzündkerze (100) hindurch in einen Außenraum (A) abstrahlbar ist, wobei die Laserzündkerze (100) eine den Strahlengang (S) der Laserstrahlung (L) im Bereich des Außenraums (A) zumindest teilweise umgebende Komponente (120a, 120b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserzündkerze (100) im Bereich der Komponente (120a, 120b) mindestens einen Kanal (122) aufweist, der mindestens zwei Öffnungsabschnitte (122a, 122b) aufweist und eine Fluidkommunikation zwischen den Öffnungsabschnitten (122a, 122b) ermöglicht, wobei ein erster Öffnungsabschnitt (122a) im Bereich einer Außenoberfläche (106a) des Brennraumfensters (106) und ein zweiter Öffnungsabschnitt (122b) in einem radial äußeren Bereich der Laserzündkerze (100), insbesondere der Komponente (120a, 120b), angeordnet ist, und wobei die Laserzündkerze (100) in einem radial äußeren Bereich ein Außengewinde (108) aufweist und dass der zweite Öffnungsabschnitt (122b) im Bereich des Außengewindes liegt.

3. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Längsachse wenigstens eines im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts (122a) angeordneten ersten Längenabschnitts (LA1) des Kanals (122) im wesentlichen auf einen radial innen liegenden Bereich (B1) einer Außenoberfläche (106a) des Brennraumfensters (106) deutet.

4. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 3, wobei die Längsachse des ersten Längenabschnitts (LA1) so ausgerichtet ist, dass ein Schnittpunkt der Längsachse mit der Außenoberfläche (106a) des Brennraumfensters (106) einen Abstand (Y) zur optischen Achse (OA) der Laserzündkerze (100) aufweist, der mindestens etwa 20 Prozent eines Strahlquerschnitts der Laserstrahlung (L) im Bereich der Außenoberfläche (106a) beträgt.

5. Laserzündkerze (100) nach Anspruch 3, wobei die Längsachse des ersten Längenabschnitts (LA1) so ausgerichtet ist, dass ein Schnittpunkt der Längsachse mit der Außenoberfläche (106a) des Brennraumfensters (106) einen Abstand (Y) zur optischen Achse (OA) der Laserzündkerze (100) aufweist, der mindestens etwa 40 Prozent eines Strahlquerschnitts der Laserstrahlung (L) im Bereich der Außenoberfläche (106a) beträgt.

6. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein zweiter Längenabschnitt (LA2) des Kanals (122) einen Durchmesser (Z2) von etwa 0,5 mm bis etwa 4,0 mm.

7. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein zweiter Längenabschnitt (LA2) des Kanals (122) einen Durchmesser (Z2) von etwa 1,0 mm bis etwa 2,0 mm, aufweist.

8. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein bzw. der im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts (122a) angeordnete erste Längenabschnitt (LA1) des Kanals (122) einen Durchmesser (Z2) von etwa 0,1 mm bis etwa 2,0 mm aufweist.

9. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein bzw. der im Bereich des ersten Öffnungsabschnitts (122a) angeordnete erste Längenabschnitt (LA1) des Kanals (122) einen Durchmesser (Z2) von etwa 0,2 mm bis etwa 1,0 mm, aufweist.

10. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kanal (122) zumindest abschnittsweise als Stufenbohrung ausgebildet ist.

11. Laserzündkerze (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Komponente (120a, 120b) eine Blende und/oder eine Vorkammer ist.

12. Verfahren zum Reinigen einer Laserzündkerze (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Öffnungsabschnitt (122b) mit einem Reinigungsfluid und/oder Ultraschall beaufschlagt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Lanze zumindest teilweise in den zweiten Öffnungsabschnitt (122b) eingeführt wird, um das Reinigungsfluid und/oder Ultraschall zuzuführen.

Claims

1. Laser spark plug (100), in particular for an internal combustion engine, having a combustion chamber window (106) through which laser radiation (L) can be irradiated from an interior space (I) of the laser spark plug (100) into an external space (A), wherein the laser spark plug (100) has a component (120a, 120b) which at least partially surrounds the beam path (S) of the laser radiation (L) in the region of the external space (A), characterized in that the laser spark plug (100) has, in the region of the component (120a, 120b), at least one channel (122) which has at least two opening sections (122a, 122b) and permits fluid communication between the opening sections (122a, 122b), wherein a first opening section (122a) is arranged in the region of an external surface (106a) of the combustion chamber window (106) and a second opening section (122b) is arranged in a radially outer region of the laser spark plug (100), in particular of the component (120a, 120b), and wherein the channel (122) has, at least in certain sections, an internal thread (122c) for receiving a grub screw.

2. Laser spark plug (100), in particular for an internal combustion engine, having a combustion chamber window (106) through which laser radiation (L) can be irradiated from an interior space (I) of the laser spark plug (100) into an external space (A), wherein the laser spark plug (100) has a component (120a, 120b) which at least partially surrounds the beam path (S) of the laser radiation (L) in the region of the external space (A), characterized in that the laser spark plug (100) has, in the region of the component (120a, 120b), at least one channel (122) which has at least two opening sections (122a, 122b) and permits fluid communication between the opening sections (122a, 122b), wherein a first opening section (122a) is arranged in the region of an external surface (106a) of the combustion chamber window (106) and a second opening section (122b) is arranged in a radially outer region of the laser spark plug (100), in particular of the component (120a, 120b), and wherein the laser spark plug (100) has an external thread (108) in a radially outer region, and in that the second opening section (122b) lies in the region of the external thread.

3. Laser spark plug (100) according to Claim 1 or 2, wherein a longitudinal axis of at least one first longitudinal section (LA1) of the channel (122), arranged in the region of the first opening section (122a), points essentially to a radially inner region (B1) of an external surface (106a) of the combustion chamber window (106).

4. Laser spark plug (100) according to Claim 3, wherein the longitudinal axis of the first longitudinal section (LA1) is oriented in such a way that an intersection point of the longitudinal axis with the external surface (106a) of the combustion chamber window (106) is at a distance (Y) from the optical axis (OA) of the laser spark plug (100), which distance (Y) is at least approximately 20 percent of a beam cross section of the laser radiation (L) in the region of the external surface (106a).

5. Laser spark plug (100) according to Claim 3, wherein the longitudinal axis of the first longitudinal section (LA1) is oriented in such a way that an intersection point of the longitudinal axis with the external surface (106a) of the combustion chamber window (106) is at a distance (Y) from the optical axis (OA) of the laser spark plug (100), which distance (Y) is at least approximately 40 percent of a beam cross section of the laser radiation (L) in the region of the external surface (106a).

6. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one second longitudinal section (LA2) of the channel (122) a diameter (Z2) of approximately 0.5 mm to approximately 4.0 mm.

7. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one second longitudinal section (LA2) of the channel (122) has a diameter (Z2) of approximately 1.0 mm to approximately 2.0 mm.

8. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein a or the first longitudinal section (LA1) of the channel (122) which is arranged in the region of the first opening section (122a) has a diameter (Z2) of approximately 0.1 mm to approximately 2.0 mm.

9. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein a or the first longitudinal section (LA1) of the channel (122) which is arranged in the region of the first opening section (122a) has a diameter (Z2) of approximately 0.2 mm to approximately 1.0 mm.

10. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein the channel (122) is embodied at least in certain sections as a stepped borehole.

11. Laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, wherein the component (120a, 120b) is a diaphragm and/or an antechamber.

12. Method for cleaning a laser spark plug (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a cleaning fluid and/or ultrasound are/is applied to the second opening section (122b).

13. Method according to Claim 12, wherein a lance is introduced at least partially into the second opening section (122b) in order to feed in the cleaning fluid and/or ultrasound.

Revendications

1. Bougie d'allumage à laser (100), notamment pour un moteur à combustion interne, comprenant une fenêtre de chambre de combustion (106) à travers laquelle le rayonnement laser (L) peut être rayonné depuis un espace intérieur (I) dans un espace extérieur (A) à travers la bougie d'allumage à laser (100), la bougie d'allumage à laser (100) possédant un composant (120a, 120b) qui entoure au moins partiellement le trajet de rayon (S) du rayonnement laser (L) dans la zone de l'espace extérieur (A), caractérisée en ce que la bougie d'allumage à laser (100) possède dans la zone du composant (120a, 120b) au moins un canal (122), lequel possède au moins deux portions d'ouverture (122a, 122b) et permet une communication fluidique entre les portions d'ouverture (122a, 122b), une première portion d'ouverture (122a) étant disposée dans la zone d'une surface extérieure (106a) de la fenêtre de chambre de combustion (106) et une deuxième portion d'ouverture (122b) dans une zone extérieure radiale de la bougie d'allumage à laser (100), notamment du composant (120a, 120b), et le canal (122) possédant au moins dans certaines portions un filetage intérieur (122c) destiné à accueillir une vis sans tête.

2. Bougie d'allumage à laser (100), notamment pour un moteur à combustion interne, comprenant une fenêtre de chambre de combustion (106) à travers laquelle le rayonnement laser (L) peut être rayonné depuis un espace intérieur (I) dans un espace extérieur (A) à travers la bougie d'allumage à laser (100), la bougie d'allumage à laser (100) possédant un composant (120a, 120b) qui entoure au moins partiellement le trajet de rayon (S) du rayonnement laser (L) dans la zone de l'espace extérieur (A), caractérisée en ce que la bougie d'allumage à laser (100) possède dans la zone du composant (120a, 120b) au moins un canal (122), lequel possède au moins deux portions d'ouverture (122a, 122b) et permet une communication fluidique entre les portions d'ouverture (122a, 122b), une première portion d'ouverture (122a) étant disposée dans la zone d'une surface extérieure (106a) de la fenêtre de chambre de combustion (106) et une deuxième portion d'ouverture (122b) dans une zone extérieure radiale de la bougie d'allumage à laser (100), notamment du composant (120a, 120b), et la bougie d'allumage à laser (100) possédant dans une zone extérieure radiale un filetage extérieur (108) et en ce que la deuxième portion d'ouverture (122b) se trouve dans la zone du filetage extérieur.

3. Bougie d'allumage à laser (100) selon la revendication 1 ou 2, un axe longitudinal d'au moins une portion longitudinale (LA1) du canal (122), disposée dans la zone de la première portion d'ouverture (122a), étant dirigé pour l'essentiel sur une zone (B1) intérieure dans le sens radial d'une surface extérieure (106a) de la fenêtre de chambre de combustion (106).

4. Bougie d'allumage à laser (100) selon la revendication 3, l'axe longitudinal de la première portion longitudinale (LA1) étant orienté de telle sorte qu'un point d'intersection de l'axe longitudinal avec la surface extérieure (106a) de la fenêtre de chambre de combustion (106) présente un écart (Y) par rapport à l'axe optique (OA) de la bougie d'allumage à laser (100), lequel est égal à au moins 20 pourcent environ d'une section transversale de rayon du rayonnement laser (L) dans la zone de la surface extérieure (106a).

5. Bougie d'allumage à laser (100) selon la revendication 3, l'axe longitudinal de la première portion longitudinale (LA1) étant orienté de telle sorte qu'un point d'intersection de l'axe longitudinal avec la surface extérieure (106a) de la fenêtre de chambre de combustion (106) présente un écart (Y) par rapport à l'axe optique (OA) de la bougie d'allumage à laser (100), lequel est égal à au moins 40 pourcent environ d'une section transversale de rayon du rayonnement laser (L) dans la zone de la surface extérieure (106a).

6. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, au moins une deuxième portion longitudinale (LA2) du canal (122) un diamètre (Z2) d'environ 0,5 mm à environ 4,0 mm.

7. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, au moins une deuxième portion longitudinale (LA2) du canal (122) un diamètre (Z2) d'environ 1,0 mm à environ 2,0 mm.

8. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, une ou la première portion longitudinale (LA1) du canal (122) qui est disposée dans la zone de la première portion d'ouverture (122a) présentant un diamètre (Z2) d'environ 0,1 mm à environ 2,0 mm.

9. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, une ou la première portion longitudinale (LA1) du canal (122) qui est disposée dans la zone de la première portion d'ouverture (122a) présentant un diamètre (Z2) d'environ 0,2 mm à environ 1,0 mm.

10. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, le canal (122) étant réalisé sous la forme d'un alésage étagé, au moins dans certaines portions.

11. Bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, le composant (120a, 120b) étant un obturateur et/ou une préchambre.

12. Procédé de nettoyage d'une bougie d'allumage à laser (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième portion d'ouverture (122b) est soumise à un fluide de nettoyage et/ou à des ultrasons.

13. Procédé selon la revendication 12, une lance étant introduite au moins partiellement dans la deuxième portion d'ouverture (122b) en vue d'acheminer le fluide de nettoyage et/ou les ultrasons.

Zeichnung